含球形颗粒的湍流管流：颗粒尺寸与体积分数对阻力的影响
流体动力学
2024-11-18 v1
摘要
有限尺寸固体颗粒在湍流管流中的悬浮广泛存在于工业和技术流动中。由于参数空间庞大，包含颗粒尺寸、浓度、密度和雷诺数，颗粒-流体相互作用的完整图景仍然缺失。压降预测通常采用仅考虑整体固体体积分数的粘度模型。针对携带中性浮力球形颗粒的湍流管流，我们研究了管内的压降和总阻力（摩擦因子）、流体速度及颗粒分布。我们结合实验（MRV）和数值（DNS）技术以及连续流模型。研究发现，在低流速下，颗粒尺寸和整体流速影响管内平均流体速度、速度波动和颗粒分布。然而，随着流速增加，添加固体颗粒的影响逐渐减弱。我们为颗粒负载工况相对于单相流的阻力变化建立了一条主曲线。该曲线可用于实现比不考虑颗粒尺寸的传统修正粘度法更准确的摩擦因子预测。
引用
@article{arxiv.2411.10162,
title = {Turbulent pipe flow with spherical particles: drag as a function of particle size and volume fraction},
author = {Martin Leskovec and Sagar Zade and Mehdi Niazi and Pedro Costa and Fredrik Lundell and Luca Brandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.10162},
year = {2024}
}